Если в популяции папоротника Lygodium japonicum становится много женских особей, они с помощью специального гормона увеличивают число «мужчин» в следующем поколении.

Пол для своего потомства папоротники Lygodium japonicum выбирают в буквальном смысле путём демократического голосования, только «голосом» тут служат специальные химические вещества. Чтобы понять, что тут происходит, нужно вспомнить особенности жизненного цикла, свойственного папоротникообразным. Как известно, у этих древнейших растений чередуются два поколения, бесполое и половое. Бесполые особи (как раз те, которые нам внешне хорошо знакомы, крупные и с характерными листьями) называются спорофитами и производят споры, из которых прорастает половое поколение, гаметофиты. Они могут быть мужскими, женскими или гермафродитными, и производят уже не споры, а половые клетки (гаметы), которые при оплодотворении сливаются вместе, после чего дают начало спорофиту.

Папоротник L. japonicum. (Фото Ting Cheng / Flickr.com.)

Макото Мацуоко (Makoto Matsuoka) из Нагойского университета (Япония) вместе с коллегами обнаружил, что старые гаметофиты могут влиять на пол особей помоложе с помощью гиббереллинового гормона, стимулирующего развитие мужских половых органов. Выделяют гормон во внешнюю среду женские гаметофиты, но при синтезе добавляют к его молекуле особую химическую группу, которая помогает молодым особям впитать его в себя. После того, как гиббереллин попал в молодой гаметофит, в растении активируются гены, необходимые для активации гормона – таким образом химический сигнал срабатывает, и гаметофит «становится мужчиной». Результаты исследований опубликованы в журнале Science, коротко о них пишет портал Nature News.

Для чего это нужно? Для того, чтобы сбалансировать соотношение полов в сообществе. Если среди полового поколения у папоротников преобладают особи того или иного пола, то получается, что не все смогут найти себе пару – то есть вероятность оплодотворения для разнополых клеток от разных растений снижается. И тогда новые гаметофиты становятся гермафродитами и оплодотворение происходит с участием половых клеток одного и того же растения. Но самооплодотворение уменьшает генетическую вариабельность популяции и увеличивает шансы плохих мутаций проявить себя. Если же у папоротника есть инструмент, который позволяет сместить соотношение в нужную сторону, то появление самооплодотворяющихся гермафродитов популяции не грозит.

Конечно L. japonicum не анализируют состав популяции, просто если женских гаметофитов становится особенно много, то много образуется и гиббереллина, а значит, тем больше молодых гаметофитов приобретут мужской пол. То есть химическое «голосование» тут происходит всё время, причём активно «голосуют» только женские особи.

Год назад исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета (США) сумели подтвердить старую гипотезу, что млекопитающие могут влиять на соотношение полов в собственном потомстве, однако механизм в этом случае зависит от социального статуса матери и носит вероятностный характер. В случае же с папоротниками мы имеем дело с прямым химическим влиянием всей популяции на пол следующего поколения.